基于TRIZ理論的3D浮雕打印

王世磊，翁幸，李瑩

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基于TRIZ理論的3D浮雕打印

王世磊1，翁幸1，李瑩2

（1.哈爾濱工程大學，黑龍江 哈爾濱 150001；2.蘭州交通大學，甘肅 蘭州 730070）

基于哈爾濱印夢科技有限公司3D浮雕打印實踐，應用TRIZ理論創新方法，將浮雕系列產品從較為昂貴、費時的傳統制作工藝轉移至廉價且迅速的3D打印生產工藝。依據TRIZ理論中多種方法，較為詳細地分析了該技術所處的階段、資源情況、技術矛盾等。最終通過方案的整理與評價，確定采用更精密設備、更細致軟件組合方案開展浮雕打印產業化實施。

TRIZ理論；3D浮雕打印；技術矛盾分析；最終理想解

1 引言

隨著3D技術的快速發展，其以獨特的優勢已經融入到社會各個領域中。傳統的浮雕制作工藝如注塑、車床加工等具有耗時久、成本高、內容單一的缺點，而3D打印技術很好彌補了這些劣勢。因此我們團隊以此為契機，結合3D打印技術進行浮雕產品的研發設計與制造。

2 問題描述

目前3D打印應用服務行業遇到最大的問題是成本高，由于全彩3D打印所用的打印設備與耗材基本依靠進口，成本過高導致3D人像打印在市場上難以大規模推廣。另外一個障礙就是技術問題，現在全彩打印的材料幾乎都是石膏，精度方面雖然可以接受，但仍然需要提高，而且石膏人像易碎。對于人像的還原，憑借浮雕獨特的優勢，3D打印技術剛好可以實現這個功能。

3 系統分析

TRIZ理論認為，發明問題的核心是解決矛盾，未克服矛盾的設計不是創新設計，設計中不斷地發現并解決矛盾，是推動產品向理想化方向進化的動力。

3.1 生命曲線分析

雖然近些年3D打印技術發展得如火如荼，已經比較成熟，但是3D浮雕打印市場剛剛興起，缺少部分資源，同時也存在一系列“瓶頸問題”，相對于處在衰退期的包括浮雕燈罩在內的傳統浮雕產品，其性能有時暫不如舊產品，所以3D浮雕市場目前處于嬰兒期。生命曲線如圖1所示。

3.2 資源分析

從現有資源來看，3D浮雕的原材料已經有了極大的突破，打印成本已經降低至每克0.2元。但從整個大范圍的3D產業的層面來說，3D浮雕相對來說略顯稚嫩，可以利用的技術資源很少。從資源靈活性角度來看，3D打印的原材料已日益豐富化，產業也穩步擴張。而從戰略適應性來說，現有的原材料還是過于脆性，不易滿足消費者多樣化的需求。

3.3 九屏圖法

九屏幕圖如圖2所示。系統的子系統是3D打印設備和打印耗材，在過去三維產品的制作使用單一化的模具，種類單一、價格昂貴；當前的系統是3D打印技術，相對于過去的“開模注塑”等傳統工藝，其優勢極其明顯，制作成本低、制作耗時短等；系統的未來是3D打印產業的普及，不再是往常的小眾市場，以其獨特的優勢將有可能推動整個制造業的快速發展，這也將標志著新的工業革命的開始。

圖1 生命曲線圖

圖2 九屏幕圖

4 運用TRIZ工具解決問題

4.1 40個發明原理

4.1.1 復制的原則

用簡單的、低廉的復制品代替復雜的、昂貴的、易碎的或不易獲得的物體。

4.1.2 預先作用原理

預先對物體施加適當的改變；預先安置物體，使其在最方便的位置開始發揮作用而不浪費運送時間。

4.2 最終理想解

最終理想解（IFR）是TRIZ的核心概念之一，是指解決問題中設想最后可能的完美結果，具體分析如表1所示。

5 方案整理與評價

針對以上系統分析，我們通過整理了共計32種方案（由于篇幅限制暫不一一呈現）。再進行可行性分析并評價，確定最終方案為：采用加大宣傳力度的方法來擴張市場，通過爭取更大的訂單數量來提升銷量；同時采用技術革新的方式來獲取利潤，引入更高精度的打印設備，掌握更高水平的建模軟件，采用更為實用更為廉價的原材料。通過技術上的優勢來提升銷量。

6 結論

目前3D浮雕系列產品正處于嬰兒期，正需要更高的普及度。但是只有通過技術革新，實現產品的平民化，才能真正留住客戶，迎來3D浮雕打印產業的春天。3D浮雕系列產品將高智能化、自動化的三維掃描技術跟3D打印技術相結合，讓我們能夠實現無拘無束設計、隨心所欲制造。

表1 最終理想解分析表

問題分析結果 設計最終目標為大眾提供便利的3D打印服務，提高3D打印技術應用的普及度與實用性，使3D打印走進人們的生活中 理想化最終結果3D浮雕系列產品普及到全國各個地區，3D打印業務占據哈爾濱較大市場 達到理想解的障礙是什么大眾的了解不夠多，打印成本還不夠平民化，公司本身設備的打印精度局限性 出現這種障礙的結果是什么導致公司的前期利潤低下以及業務擴展困難 不出現這種障礙的條件是什么找到更廉價的打印材料，改進打印技術，加大宣傳力度 創造這些條件所用的資源是什么同行間的交流幫助，技術的革新，以及通過微信、淘寶等各網絡平臺的擴大宣傳

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2095－6835（2019）07－0032－02

TP334.8；TP391.73

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.032

王世磊（1997—），男，研究方向為核工程與核技術。翁幸（1996—），女，研究方向為經濟學。李瑩（1997—），女，研究方向為土木工程。

〔編輯：嚴麗琴〕